蜀峰468超高層項目BIM技術應用實踐

徐 燕

(綠地集團，上海 200023)

0 引言

BIM(建筑信息模型)技術目前在建筑行業(yè)領域應用較為普遍。作為項目虛擬建造的信息產物，BIM技術除了本身幾何模型與信息存儲的價值以外，還可以通過管理賦能，使其能為項目提供更高效的管理服務，在設計、成本、施工乃至運維等方面創(chuàng)造更大價值。而超高層項目建筑體量較大、施工周期長，安全施工要求高，具有更大的經濟風險和安全風險，因此，超高層項目的機電工程更需要全生命周期的管控。這也是本文想探討的核心問題，希望通過筆者參與的成都綠地中心-蜀峰468超高層項目案例的分享，為讀者提供一些啟發(fā)。

1 項目概況

成都綠地中心-蜀峰468超高層項目，位于成都東部新城文化創(chuàng)意產業(yè)綜合功能核心區(qū)域，項目總建筑面積454 428m2，主體結構采用“核心筒+外伸臂+巨型斜撐框架”的結構體系，地下5層，地上101層，建筑高度468m，為西南地區(qū)地標建筑。

由于建筑體量大、高空垂直運輸壓力大，安全施工要求高，筆者所在單位引入BIM應用技術，成立項目BIM技術中心。以BIM平臺為核心，統籌建設方、設計方、施工方、顧問方共同協作，構建全專業(yè)綜合模型，推動項目設計、施工、成本管理到后續(xù)運維階段的信息化管理有序進行，實現降本增效的目的。

2 BIM技術應用實踐

2.1 基于BIM 的設計管理

設計管理工作是項目前期最重要的工作，決定了項目的投資和收益，是整個項目的風向標，如何規(guī)避設計風險、提升項目建設品質，是設計前端的核心工作。通過將BIM技術應用到項目前期設計管理職能中，可優(yōu)化項目設計流程，從源頭把控工程品質，提前發(fā)現、排查圖紙中的問題,減少因設計問題造成的返工和對工期的延誤，為項目全生命周期信息化管理打下堅實的基礎。

2.1.1 設計圖紙審查

項目設計圖紙會審采用三維可視化技術進行，通過模型分析可將圖紙問題直觀反映出來，更利于各方人員準確地理解問題的癥結所在，協助設計院進行最合理的優(yōu)化。截止目前，本項目累計規(guī)避復雜的設計協同問題1 000多處，經測算，約減少70%的設計變更，有力地縮短了項目設計周期，減少了投資浪費。

以機電專業(yè)圖紙BIM會審為例，在現場施工前，通過BIM模型發(fā)現解決如下等重大問題。

(1)在機電綜合管線模型中，多處機電立管與結構沖突(如圖1所示)，經過BIM技術優(yōu)化后，規(guī)避許多返工及成本浪費風險。

(2)部分報警閥間及水泵房未設置地漏，排水溝廢水無法排出，系統存在缺陷；及時反饋設計院建議增加地漏及排水管，排水系統得以完善。

(3)辦公區(qū)部分房間區(qū)域噴淋支管未與主管連接，導致噴淋系統不聯通，存在消防隱患，問題反饋后設計方完善了噴淋管路及系統。

(4)部分電梯基坑未預埋鋼管排水，反饋問題后設計圖紙隨即增加預埋管，避免返工風險及項目缺陷。

圖1 多專業(yè)碰撞檢查

以上羅列問題只是冰山一角，如果諸如上述缺陷及風險，到主體施工完成或機電施工完成后才發(fā)現問題，不僅會造成設計變更、增加成本、現場開鑿洞口、延誤工程進度等問題，而且容易對結構主體造成影響及損害，日后交付使用存在嚴重安全隱患。

2.1.2 設計方案優(yōu)化

在運用BIM技術進行設計方案優(yōu)化時，充分考慮了設計規(guī)范、凈高提升、驗收規(guī)范、檢修空間、施工工藝等諸多要素，能夠提前規(guī)避大量各專業(yè)之間的協調問題。

(1)碰撞檢查：提前對機電綜合管道進行碰撞分析，對水、電、風、結構、鋼構、幕墻等進行全專業(yè)綜合檢查，發(fā)現管道之間或管道與其余專業(yè)的碰撞問題。

(2)管線綜合：本項目機電系統復雜，各專業(yè)管道交叉碰撞，最復雜位置管道多達43根，安裝空間嚴重不足。通過BIM模型的建立，綜合考慮到各個管道的走向，提前解決碰撞沖突，控制凈高，滿足施工。

(3)凈高控制：如何保證凈高是本工程重難點，如T1主塔樓23～25層為設備層及伸臂桁架層，因設備機房集中，機電綜合管道繁多且管徑較大，占用空間大，而伸臂桁架斜穿房間及走道，對走道的凈高及機電的安裝空間造成了嚴重的影響。在主塔辦公樓層一處走道，通過BIM技術分析發(fā)現碰撞沖突嚴重，空間凈高僅為480mm，經過綜合分析各方協調解決，最后凈高提升至2 480mm。

2.1.3 預留預埋深化

綜合考慮機電綜合管網的平衡，對砼墻、梁、鋼板等預留開孔位置及尺寸進行優(yōu)化。對機房等特殊部位重點模擬，確保現場預埋的準確性和有效性。經過統計，平均每層預留洞優(yōu)化率為40%。

例如，在B1層南側排水管出外墻時，根據水井管道排布至此處，發(fā)現管道位置與圖中預留洞位置不符，如果要與留洞位置保持一致，則需管道交叉翻彎交換位置。為避免不必要的翻彎，根據BIM管綜模型對預留洞尺寸及位置進行合理優(yōu)化，減少了施工難度。

2.1.4 設計指標校核

根據BIM模型的計量屬性功能，BIM中心對各項設計指標進行分析，提前將信息反饋至技術部及設計院對設計方案進行優(yōu)化，為設計階段參數指標選擇、成本控制分析提供了數據支撐。例如，針對各專業(yè)進行設備清單統計，分析設備參數與工程的吻合度，根據各項材料的指標(管材線纜等統計)指導項目的成本控制。

2.1.5 消防審批保障

本項目主塔101層，兩棟副塔42層，消防系統龐大，僅地下室消防儲水量達700m3，裙房及塔樓設多處水箱，消防的報審工作進展緩慢。引入BIM技術后，利用其可視化特性(如圖2所示)，平臺消防原理及路徑清晰可見，極大地加快了消防報審進度。

圖2 消防系統漫游

2.1.6 精裝凈高分析

按照傳統工作流程，精裝設計與機電安裝基本處于分離狀態(tài)，很多時候精裝進場施工時，才發(fā)現現場的機電安裝無法滿足精裝的凈高要求或與精裝造型沖突。通過BIM技術中心對全專業(yè)進行統籌，將機電和精裝有效結合在一起，對各樓層、各區(qū)域的管綜進行系統的凈高分析，繪制各區(qū)域的機電完成面凈高分布情況，可以有效幫助精裝設計完成最匹配的方案，同時對于一些特殊的精裝節(jié)點，BIM可綜合各專業(yè)進行模擬，確保設計方案的可行性，避免后期修改方案造成工期延誤及裝修效果下降。

2.2 基于BIM 的施工管理

2.2.1 施工模擬及預警

T1塔樓核心筒外墻從L50層開始向內傾斜至61層，傾斜寬度約240mm，傾斜高度48.4m，傾斜角度約為3°，將面臨斜墻轉角部位模板轉角下大上小的情況，且結構異形需局部拆改部分區(qū)域還存在較大門洞，利用BIM技術對模板拆改方案進行模擬優(yōu)化，確保了方案可行性。

2.2.2 樣板間模擬

通過AR(增強現實技術)對本工程重難點工藝及做法進行虛擬仿真交底，如腳手架搭設、梁柱節(jié)點施工、鋼板剪力墻工藝、防水工藝等，令現場技術人員可以快速有效組織現場施工人員進行技術交底，既實現了現場交底指導的作用，同時也省去了現場實體樣板制作，避免了材料的浪費。

2.2.3 現場質量管控

機電安裝涉及專業(yè)多，管道復雜，平面圖只能體現具體管道的安裝位置，無法表達各專業(yè)之間的避讓關系。通過將手機客戶端融入現場管理，打破了BIM與施工、辦公室與現場的壁壘，現場管理人員甚至工人均可隨時打開手機查看模型，對照現場施工情況，確保現場與機電管綜的一致性。

經統計，監(jiān)理單位通過BIM移動端對現場質量、安全進行管控，創(chuàng)建質量安全問題整改共計320項。

2.2.4 分包BIM管理

本項目通過建立完善的BIM管理機制(架構圖參見圖3)，確定BIM管理流程，實現各參建單位、各部門條線的統籌。

圖3 BIM組織架構

2.3 基于BIM 的項目投資控制

2.3.1 招標成本分析

在項目投資決策階段，根據BIM模型數據，可以調用與擬建項目相似工程的造價數據，如該地區(qū)的人、材、機價格等，也可以輸出已完工每平方米造價，高效準確地估算出規(guī)劃項目的總投資額，為投資決策提供準確依據。

2.3.2 甲供設備材料招標管理

本項目BIM技術應用平臺輸入了時間和成本元素，能夠根據施工動態(tài)提供造價管理需要的數據，例如可通過模型獲取任何時間段內的工程量及該段時間內的造價，將造價成本控制定量化，為甲供設備材料的招標管理提供了有效的數據支撐，降低設備材料采購無謂的浪費情況。

2.3.3 分包支付管理

基于BIM的進度管理中，利用BIM核算的工程量清單進行成本控制，根據實時工程進度與量價結合，便于項目施工過程中成本審核與工程款項的準確支付。根據現場實際進度，對模型進行分區(qū)、分樓層出量，對比施工單位上報工程量，嚴格控制分包支付價款，保證各單位款項的合理支付。

2.4 基于BIM 的運維管理

項目竣工后運維階段在整個建筑生命周期所占的時間比例大，耗費的資源最多，如何將BIM價值從施工階段延展至運維階段，是工程竣工后的重點工作?？⒐そ桓俄椖康臄底帜Ｐ椭邪椖康幕A數據及設計、施工階段的全過程數據，積累了大量的項目資料。筆者所在公司積極探索運維階段的BIM應用落地，在交付的數字模型基礎上，引入GIS等技術，實現設備信息化管理，通過運用BIM數據模型提升物業(yè)信息化管理效率。

2.4.1 能源管理系統

通過結合BIM與物聯網技術，實現建筑能耗數據的實時采集、傳輸、初步分析、定時定點上傳等，實時計量建筑能耗，并提供科學使用方案建議。

(1)對樓宇能源消耗進行統計分析，能耗超限使用即發(fā)出警報，實現智能動態(tài)優(yōu)化能源管理。

(2)對各區(qū)域各時間段用電量、用水量進行數據的自動采集，實時的分析出用電、用水的占比及趨勢。

(3)幫助運維人員發(fā)現漏水現象及電量浪費問題。

(4)幫助決策人員制定能源控制方案，節(jié)約能源。

(5)全程掌握變壓器的負載均衡，延長變壓器的使用壽命，降低固定資產的折舊率，合理選擇基本電費繳費方式，降低用能成本。

2.4.2 設備信息監(jiān)控

據相關統計，開發(fā)商和運營商在建筑設施后期運營和維護方面，耗費的成本幾乎占建造成本的三分之二，而且工作量巨大且繁瑣，耗費大量人力及資金。通過集成BIM、GIS、物聯網等技術搭建智能樓宇控制系統，實現建筑內部設備按時、按需自動調整運行狀態(tài)，為業(yè)主更有效地進行設備運維管理提供良好條件。

(1)設備信息可視化查看：建筑內所有機電系統的安裝設備均布置在平臺BIM模型中對應位置，管理人員可通過平臺進行物理空間位置查看及管理，設備屬性定義在系統數據庫中，快速調用查看。

(2)設備維護歷史記錄：設備維護信息保存在數據庫中，記錄歷史信息，根據問題發(fā)生頻率進行數據分析。

(3)運行情況監(jiān)測：長運行設備科進行實時監(jiān)測，管理人員通過平臺隨時了解設備運行狀態(tài)，防患于未然。

(4)管理協同：有效、及時地信息共享，可實現項目多目標無縫協同管理，并可以進行遠程聯動控制。

(5)設備報警：當設備遭遇損壞，出現運行故障，或長運行設備出現脫離監(jiān)控無法查看的情況，平臺將啟動自動報警機制，通過響鈴、應急開關及電信通訊的方式告知管理人員及時處理。

BIM平臺對設備的智能化監(jiān)管，對于提高管理效率、降低設備運行費用大有裨益。

2.4.3 安防管控及報警

超高層建筑和大型公共設施等場所，作為人流聚集較大區(qū)域，安防系統管控及突發(fā)事件的響應能力至關重要。通過將BIM與視頻監(jiān)控系統的對接，實現智能實時跟蹤，軌跡回溯，對于突發(fā)事件可及時查詢周圍環(huán)境和相關設備情況，為及時疏散人群和處理災情提供重要信息和指令。

(1)遠程監(jiān)控：結合三維模型布置監(jiān)控，通過平臺可隨時查看各個位置的監(jiān)控視頻，并進行遠程控制。

(2)邊界防護：硬件探測、紅外對射/電子圍欄加上SmartlPC的越線報警、球機跟蹤細節(jié)，形成多重探測、軟件監(jiān)控、聯動報警，保障周界安全。如出現未授權人員越界情況，平臺將會自動發(fā)出警報提醒管理人員。

(3)事故警報：事故發(fā)生時監(jiān)控平臺將自動鎖定事發(fā)區(qū)域，針對動態(tài)目標視頻監(jiān)控進行自動捕捉追蹤，對有記錄的目標自動查詢檢索，并通過警報及電信通訊通知相關負責人。

BIM與安防、報警的結合，重點區(qū)域重點監(jiān)控，極大地提升了超高層建筑自身的安防能力，使安防更加智能、更加高效。

3 結束語